被覆型最終処分場の早期安定化技術に関する研究
14T7-008 上田 悠貴 指導教員 宮脇 健太郎 1.研究背景及び目的
最終処分場における安定化とは、微生物の働き による有機物分解と浸透水による汚濁物質の洗 い出しを行うことで埋立物を環境に影響を与え ない状態にすることであると考えられている。被 覆型処分場は人工的な散水によって埋立物の洗 い出しを行うことで浸出水量をコントロールす ることが容易であり、計画的な処分場の運営が可 能であることが特徴の1つとされている。しかし 安定化のために埋立物量に対して、どの様な条件 の散水が必要であるかは明確になっていないこ とや、浸出水pHの高いことが問題とされている。
そこで本研究では埋立地の早期安定化を考慮 した散水方法及び pH低下方法の把握を目的とし、
円筒形カラムに焼却残渣(焼却灰)を充填した模擬 埋立層を作成し、人工散水による汚濁成分の洗い 出しとpH変化に着目し、模擬埋立層に空気を流 す場合と流さない場合で浸出水の性質にどのよ うな変化があるのかを確認した。
2.実験方法
①実験試料
実験試料は2017年7月12日に日野市クリーン センターで採取した焼却灰を3週間ほど風乾させ 目開き16㎜のふるいで固形物除去した後、空気 にできるだけふれないように保存したものを使 用した。
②実験方法と条件
焼却灰の性状を把握する為に、試料の一部を
105℃で2時間、電気炉で乾燥させ試料の含水率
を求めた。円筒形カラム(内径10cm 高さ80cm) に高さ60cmまで焼却灰を突き固めながら充填さ せ、模擬埋立層を作成した。充填条件を表1に示 す。
表 1 模擬埋立層の性状
模擬埋立層作成後、継続型実験(空気を流通さ
せない条件)と断続型実験(一定量放水後、6L/min 62hで空気を流通する条件)を実施した。継続型実 験では15mL/minで液固比(以下L/S)1.6まで、断 続型実験では初日15mL/min、2日目からは 3mL/minの流量でL/S2.0まで定量ポンプを用いて カラム上から純水を滴下し、どちらも浸出水を 450mLごとに50mL採取した。その後、pH、EC、
酸消費量(8.3)、金属類(ICP-MS、AAS)、有機態炭 素(TOC)、全窒素(TN)、Cl⁻及びSO₄²⁻ を測定し た。さらに断続型では流入、流出の CO₂濃度を計 測した。
散水等終了後、カラム実験の洗い出しの効果を確 認するために、カラムの実験前試料と実験後のカ ラム上部から10cm(上層)、30cm(中層)、50cm(下 層)の試料を採取し、それぞれ
2サンプルで環境庁告示第13 号試験(溶出試験)と継続型カ ラム実験の試料にて硝酸 (1.38)と塩酸を用いた含有量 試験を行った。溶出試験の測
定項目はpH、EC、金属類
(ICP-MS、AAS)、ORP、TOC、
TN 、Cl⁻及びSO₄²⁻。含有量 試験の測定項目は金属類 (ICP-MS、AAS)である。
3.結果及び考察
①pH、酸消費量(8.3)
図1にpH、酸消費量(8.3)の変化を示す。横軸は 浸出水量を液固比(L/S)で示した。pHは継続型が 初期値11.69、最終値11.97、断続型では初期値 12.54、最終値11.52であった。継続型ではL/Sが 増加してもpHの変化はほとんどなかったが、断 続型ではL/Sが2.0付近まで増加するとpHが1.02 低下した。しかし、どちらも排水基準であるpH5.8
～8.6には全く近づかない数値となった。酸消費 量(8.3)ではどちらもL/S0.25で数値が増加するも のの、その後はL/Sが増加すると共に数値が減少 している傾向が確認できることから、浸出水中の 含水率(%) 焼却灰重量(g) 密度(g/cm³)
8月7日 30.43 4771.9 1.013
11月28日 28.68 4511.3 0.9573
写真1 断続型カラム実験
アルカリ分は徐々に洗い出されていると考えら れる。
図1 pH、酸消費量8.3の変化
②EC
図2にECの変化を示す。ECは水中の電解質の 指標として用いることができる。それぞれの初期 値は継続型が7.77S/m、断続型が9.38S/mであり、
そこからL/S0.4までに継続型は初期値の18%、断
続型は21%まで急激に数値が低下した。最終値は
継続型が0.280S/m(初期値の3.6%)、断続型が 0.331S/m(初期値の3.53%)であった。
図2 ECの変化
③Na、K、Ca
図3にNa、K、図4にCaの濃度変化を示す。
Naはどちらも浸出初期に10000mg/L以上の高い 数値が検出されているものの、EC値が低下して いくのと同様に低下していき、L/S0.4までに継続 型は初期値の17%、断続型は12%まで数値が低下 した。Kも初期値に4570mg/Lの差があるものの Naと同様の変化が見られた。
CaはL/S0.4までに初期値が継続型50%、断続 型16%まで数値が低下するものの、継続型L/S0.7
断続型L/S0.8から数値が増加していき、最終値は
継続型が83.13mg/L(初期値の85%)、断続型は 87.18(初期値の146%)になった。Caは焼却灰に含 まれる水酸化カルシウムが徐々に浸出してきて いると考えられるので、NaやKより浸出するの が遅かったと考えられる。
図3 Na、Kの変化
図5 Caの濃度変化
4.まとめと今後の展望
通気を間欠的に行いながら人工散水を続ける と、pHが1程度減少することが確認できた。ま た酸消費量(8.3)の数値がL/Sの増加で減少してい ることから焼却灰中のアルカリ分が徐々に洗い 出されていることが確認できた。ECはL/S0.4ま でに大きく低下し、Na、Kの値もEC値と同様 L/S0.4までに大きく低下した。CaはL/S0.5以降 から数値が増加していくこと、空気を流すと
L/S1.5以降の数値の上昇傾向が継続型より強いこ
とが確認された。これらのことから、低CO₂濃度 の大気でも通気をすることで洗い出しに影響な くpHを逓減ことができると考えられた。
8 9 10 11 12 13 14
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500
pH
酸消費量(8.3)(mmol/L)
L/S 断続 酸消費(8.3) 継続 酸消費(8.3) 断続 pH 継続 pH
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500
EC(S/m)
L/S
断続 継続
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500
濃度(mg/L)
L/S
断続 Na 継続 Na 断続 K 継続 K
0 20 40 60 80 100 120
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500
濃度(mg/L)
L/S
断続
継続
